افزودن شارژر خودرو برقی و بارهای سرمایشی به ساختمان مختلط با ترانس ۴۰۰ کیلوولت‌آمپر
مالک یک ساختمان هفت‌طبقه مختلط در تهران (همکف شش واحد تجاری و شش طبقه، هر طبقه دو واحد مسکونی ۱۲۰ متری) می‌خواهد هشت شارژر خودروی برقی تک‌فاز ۷.۴ کیلوواتی (۳۲ آمپر، ۲۳۰ ولت) در پارکینگ نصب کند، یک چیلر با توان ورودی الکتریکی ۲۲ کیلووات و ضریب توان ۰.۹ به بام اضافه کند و دوازده اسپلیت با توان ورودی ۱.۶ کیلووات را جایگزین کولرهای آبی کند. تغذیه از ترانس ۴۰۰ کیلوولت‌آمپر ۲۰/۰.۴ کیلوولت با کلید اصلی ۶۳۰ آمپر است و آخرین محاسبات بار، تقاضای ۲۸۰ آمپر (حدود ۱۹۴ کیلوولت‌آمپر) را نشان می‌دهد. هیچ ثبت دقیقی از بیشینه بار واقعی وجود ندارد و کنتور فقط مصرف ماهانه را ثبت می‌کند. تابلو اصلی دو فیدر خالی ۶۳ آمپر دارد، پارکینگ در ضلع شمالی و حدود ۴۵ متر کابل از تابلو فاصله دارد. کارفرما می‌پرسد آیا بدون ارتقای ترانس می‌توان همه بارهای جدید را اضافه کرد و با چه شروطی.
1. بار محاسبه‌شده پس از افزودن بارهای جدید را با فرض‌های صریح ضریب همزمانی برآورد کنید و درباره کفایت ترانس ۴۰۰ کیلوولت‌آمپر قضاوت کنید.
Read the worked answer
گام ۱ – بار موجود: ۲۸۰ آمپر در ۴۰۰ ولت سه‌فاز معادل √3×400×280 ≈ ۱۹۴ kVA است.
گام ۲ – بارهای جدید:
- شارژرها: ۸×۷.۴ = ۵۹.۲ kW که با ضریب توان ۰.۹۵ حدود ۶۲ kVA می‌شود.
- چیلر: ۲۲/۰.۹ ≈ ۲۴.۴ kVA.
- اسپلیت‌ها: ۱۲×۱.۶ = ۱۹.۲ kW با ضریب تقاضای ۰.۷ → ۱۳.۴ kW ≈ ۱۵ kVA.
گام ۳ – دو پروفایل بار:
- پیک روز تابستان: ۱۹۴ + ۲۴ + ۱۵ + (۳۰٪ شارژرها ≈ ۱۹) ≈ ۲۵۲ kVA ≈ ۶۳٪ ظرفیت.
- شب: بار پایه کاهش‌یافته (فرض ۵۰ kVA) + شارژرها با ضریب نزدیک ۱ چون خودروها شب شارژ می‌شوند ≈ ۱۱۲ kVA ≈ ۲۸٪.
قضاوت: ترانس حرارتاً کافی است و کلید اصلی هم (بیشینه حدود ۴۲۶ آمپر) پاسخ می‌دهد؛ حتی بدترین حالت بدون مدیریت بار، یعنی همزمانی کامل شارژرها با پیک روز، ۲۹۵ kVA ≈ ۷۴٪ می‌شود که هنوز زیر ظرفیت است. اما دو نکته نتیجه را شکننده می‌کند: عدد ۱۹۴ kVA یک محاسبه است نه اندازه‌گیری، و همپوشانی شارژرها با پیک روز یک فرض مدیریتی است نه واقعیت تضمین‌شده. توصیه: ثبت بار یک تا دو هفته با آنالیزور، تعیین سقف جریان شارژرها با کنترل بار، و نگه‌داشتن بار ترانس زیر حدود ۳۲۰ kVA.
2. تغذیه، توزیع فاز و حفاظت شارژرها را طراحی کنید و بگویید چرا دو فیدر خالی ۶۳ آمپری کافی نیست.
Read the worked answer
۸ شارژر ۳۲ آمپری تک‌فاز را می‌توان ۳/۳/۲ بین فازها تقسیم کرد؛ فاز پر بار ۹۶ آمپر می‌کشد، پس هیچ‌یک از دو فیدر ۶۳ آمپری پاسخ نمی‌دهد. یک فیدر سه‌فاز ۱۲۵ آمپری اختصاصی از تابلو اصلی به تابلوی پارکینگ لازم است؛ برای ۴۵ متر مسیر در لوله، کابل ۵×۵۰ mm² مسی افت ولتاژ تک‌فاز حدود ۲×۹۶×۰.۰۴۵×۰.۴۶ ≈ ۴ ولت یعنی ۱.۷٪ می‌دهد که قابل قبول است. نکات حفاظتی و اجرایی: نول هم‌اندازه فاز به‌دلیل هارمونیک‌های مرتبه سه شارژرها؛ برای هر شارژر کلید ۴۰ آمپر منحنی C و RCD ۳۰ میلی‌آمپر تیپ A با پایش جریان باقیمانده DC (یا تیپ B)؛ SPD تیپ ۲ در تابلوی پارکینگ؛ هم‌بندی هم‌پتانسیل سازه و میلگردهای پارکینگ. در سیستم TN-C-S نباید PEN در پارکینگ دوباره به PE تبدیل شود؛ PE باید از ترمینال زمین اصلی انشعاب بگیرد. توزیع ۳/۳/۲ آگاهانه انتخاب شده تا نامتعادلی از حد معمول فراتر نرود.
3. چه ریسک‌هایی می‌تواند نتیجه این ارزیابی را باطل کند و چه اقدام پایشی و مستندسازی لازم است؟
Read the worked answer
ریسک اول، خطای بار پایه است: ۲۸۰ آمپر خروجی محاسبه است و اگر بار واقعی بیشتر باشد، حاشیه ۶۳٪ به‌سرعت کوچک می‌شود. اقدام: نصب آنالیزور توان برای حداقل دو هفته و ثبت بیشینه تقاضا، ضریب توان و THD.
ریسک دوم، همزمانی شارژرها است؛ بدون کنترل بار، سناریوی «شب با ضریب ۱» و سناریوی «پیک روز با شارژر فعال» باید هر دو بررسی شوند. اقدام: تعیین سقف جریان مجموع شارژرها در مشخصات و راه‌اندازی سیستم مدیریت انرژی.
ریسک سوم، شرایط بهره‌برداری ترانس است: دمای محیط، تهویه اتاق ترانس و بارگذاری مجاز در تابستان ایران عملاً ظرفیت مؤثر را کم می‌کند.
ریسک چهارم، نامتعادلی و هارمونیک است که می‌تواند جریان نول و تلفات را بالا ببرد و کلید اصلی را زودتر عمل دهد.
مستندسازی: به‌روزرسانی دفترچه محاسبات با فرض‌های صریح همزمانی، اصلاح دیاگرام تک‌خطی و جدول بارها، و بررسی الزام اداری افزایش قدرت انشعاب با شرکت توزیع نیروی برق در صورت عبور از قدرت قراردادی.